JP6943421B2 - 接近検知装置 - Google Patents

Description

この発明は、棒形状の高周波磁界コイルを連結式で任意の形状に整えて人や物の接近を検出する接近検出装置に関する。

従来から、特定の位置への人や物の接近を検出して警報を出力するシステムが提供されている。そのような例の一つが、たとえば、特許第５８３５５７７号公報（「特許文献１」）に開示されている。この公報によれば、少なくとも２段階の磁界検知感度のデータを用いて複数の接近警報を出力している。また、これ以外にも、危険エリアの周りにロープを張り巡らして、その外周を磁界を出力する検知線で囲んで、人や物の接近を検出して警報を出力するシステムも存在する。

特許第５８３５５７７号公報（要約等）

上記した従来のシステムにおいては、複数の磁界検知感度を有するため構成が複雑であるという問題があった。また、間口と一定の幅の検知エリアの設計と調整、複数の構成の検知エリアが複雑に同期するなどという問題もあった。また、エリアの周りを囲むように視認可能なロープを張り巡らして、その外周を、磁界を出力する検知線で囲むシステムにおいては、ロープと検知線とを別に設ける必要があるため、これも、オーダーメイドな構成で複雑になるとともに、設置に時間がかかるという問題があった。また、検知線を輪になったロープとして囲む仕組みではねじれによる磁界空間の範囲の変化と安定した連結が取り難いという問題があった。

この発明は上記した問題点に鑑みてなされたもので、構成が簡単で、簡単に設置できる接近検知装置を提供することを目的とする。

この発明に係る接近検知装置は、領域を区切るために使用される長手部材を含む。長手部材は、少なくとも一方端部に外部設備に取り付け可能な取り付け部と、長手部材に取り付け可能な本体ユニットと、を含み、本体ユニットは、長手部材に沿ってその周囲に磁界を発生させるコイルに電流を供給する出力部と、外部に設けられたＩＤタグからの、磁界に応じて出力された信号を受ける受信部と、受信部がＩＤタグからの信号を受けたとき、警報を発する警報手段と、を含み、長手部材の各々は、本体ユニットの所定の出力に対して前記磁界の出力が所定の範囲になるように予め整えられた磁界発生装置を含む。

好ましくは、磁界発生装置は、長手方向に所定のピッチで巻かれたコイルの共振周波数を一定にするコンデンサの同調回路である。

さらに好ましくは、長手部材は、領域を区切るために使用されるコーンに取り付け可能なコーンバーである。

この発明の接近検知装置においては、長手部材に沿ってその周囲に磁界を発生させ、長手部材は、磁界の出力が所定の範囲になるように予め調整する磁界調整ユニットを含み、本体ユニットにおいて、ＩＤタグからの、磁界に応じて出力された信号を受けると警報を発する。したがって、長手部材で所定の領域を繋いで囲むだけでＩＤタグを有する人等が接近すると警報を発することができる。

その結果、構成が簡単で、簡単に広範囲な接近検知エリアを設置できる連結式接近検知装置を提供する。

この実施の形態に係る連結式接近検知装置の一実施の形態の全体構成を示す模式図である。 図1に示した接近検知装置のブロック図である。 本体ユニットのブロック図である。 コーンバーの模式図である。 ＩＤタグのブロック図である。 接近検知装置を複数連結したときの模式図である。 コーンバーの内部回路の等価回路である。 コーンバーの内部回路の連結時の模式図である。 領域をコーンバーで囲んだ場合の磁界を示す模式図である。 領域をコーンバーで囲んだ接近検知装置の応用例を示す図である。

以下、この発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は、この発明の一実施の形態に係る接近検知装置１０を複数連結した時の全体構成を示す模式図であり、図２はその場合の接近検知装置１０のブロック図であり、図３は接近検知装置１０を複数連結した場合に、所定の数ごとに設けられる（ここでは３個）、本体ユニット２０のブロック図である。なお、この所定の数は任意である。

図１〜図３を参照して、この実施の形態においては、接近検知装置１０は、所定の領域を区切るために一定長の棒状の長手部材としてコーンバー３０ａ〜３０ｅを利用して図示のないＩＤタグを有する人等の接近を検出する警報装置である。

接近検知装置１０は、コーンバー３０ａ〜３０ｅに粗いピッチで均等な幅に巻かれた高周波磁界を発生させるコイルと高周波磁界の周波数に共振させるためのコイルと直列に接続されたコンデンサ３５で構成される磁界調整ユニット(以下、コーンバーを含めて「トリガーバー」という)を含み、このコイルから発生される磁界に図示のないＩＤタグが反応する。高周波磁界はエリアコードでＯＯＫ変調され、ＩＤタグにエリアコードを通信する。ＩＤタグはエリアコードを受信すると自己のＩＤとともにエリアコードを電文として送信する。

なお、ここで、トリガーバー３０に含まれるコイルに同調用コンデンサ３５を設けることにより、個々のトリガーバーからの磁界の出力が所定の範囲になるように予め調整する。

トリガーバー３０はコイルと同調コンデンサを含む構成である。したがって、トリガーバーを複数連結しても無調整で対応でき、従来の仕組みで必要であった同調設定が不要となる。

すなわち、従来の仕組みでは、複数のコーンバー等を連結したときは、コイル全体を同調するために、同調用コンデンサを本体ユニット２０に内蔵する必要があったため、コーンバーの取り付け本数に応じて同調用コンデンサの設定を変更する必要があった。同調コンデンサを内蔵し、図７のトリガーバーの直列共振回路部分だけが直列に連結するようにするとトリガーバーの連結を増やしても図８のように共振周波数が変化しないという効果がある。

次に、本体ユニット２０について説明する。本体ユニット２０は、本体ユニット２０全体を制御するＣＰＵ２１と、インターフェース２２を介してＣＰＵ２１に接続された本体ユニットに電力を供給する電源ユニット２３と、高周波磁界を発生させるコイルに電流を供給する出力部２４と、ＩＤタグからの、磁界に応答して出力された信号を受ける受信アンテナ２６と、受信アンテナ２６がＩＤタグからの信号を受けたとき、警報を発する警報手段としての回転灯２７と、複数のトリガーバーを接続する場合に使用する中継コネクタ２５と、赤外線センサ２８、ＬＡＮケーブルを含む。

連結されたトリガーバー３０はいずれの端を接続されても同じ構成になり、高周波磁界も軸に対称に生成されるため連結部付近も周囲と同じ向きの一定な磁界が生成される。

トリガーバー３０は、上記したように、少なくとも一方端部に外部設備（例えばコーン４１等）に取り付け可能な取り付け部と、本体ユニット２０に取り付け可能な中継コネクタ２５と、を含む。

ここで、コーンとは、注意を喚起する必要のある場所に載置される一般に赤い色の円錐形状物であって、その頂部にドーナツ状の輪を取り付け可能であり、ドーナツ状の輪を両端に有するコーンバーがトリガーバーとして作動する。

電源ユニット２３は、電源コンセントもしくは蓄電池より本体ユニット２０に電源を供給する装置をいう。

赤外線センサ２８は、トリガーバーに接近する人や車両がＩＤタグを有していないときに、人等の接近を検出するために設けられる。

なお、トリガーバーにはそれに内蔵され、その軸に沿ってその周囲を荒いピッチでコイル状に巻きつく、上記したコイルに対応する、磁界を発生させる電線３１,３２が設けられている。

次に具体的に説明する。まず、所望の領域を区分するために複数のコーン４１〜４６を並べ、その間にトリガーバー３０ａ〜３０ｅを設置する。また、トリガーバー３０は、中継コネクタ２５を介して相互に接続される。

本体ユニット２０は、その内部に設けられた定電流電源を調整するためのボリュームＶＲを有してもよい。定電流電源とすることで接続数に関係なく一定の磁界エリアを持つトリガーバーにする事が出来る。なお、線３１を往復させてその周囲に磁界を形成する線３２と、エリア番号の区別やその接近による複数の本体ユニット２０より発生する磁界が衝突しないように、本体ユニット２０間で通信を行う線３３、３４とを含む。

中継コネクタ２５は、上記したそれぞれの線３１〜３４の入力端子と出力端子とを有し、それによって、隣接するトリガーバー３０間の信号を中継する。

なお、最後のトリガーバー３０ｅの端部側には、終端コネクタ２９が設けられ、終端コネクタ２９では、往復の線３１，３２が短絡接続され、それによって、本体ユニット２０からの電流は本体ユニット２０へ戻され、トリガーバー３０の周囲で磁界が形成される。

図４は、隣接するトリガーバー３０を連続して配置する場合の平面図（図４（Ａ））と、側面図（図４（Ｂ））である。図４を参照して、トリガーバー３０（ここでは、３０ｂ）は、コーンバー本体３５と、コーンバー本体３５の両端部に設けられたコーン係合部３６ａ，３６ｂとを含む。コーン係合部３６ａ，３６ｂはドーナツ状で、その開口部をコーンの頂部に係合する。図に示すように、隣接するコーン４２,４３間において、コーンの頂部にコーン係合部３６ａ，３６ｂを介してトリガーバー３０ｂを設ける。隣接するトリガーバー３０ａ、３０ｃはその上下に配置される。

次に、ＩＤタグについて説明する。図５はＩＤタグの構成を示すブロック図である。図５を参照して、ＩＤタグ５０は、ＩＤタグ５０全体を制御するＭＰＵ５１と、ＭＰＵ５１に接続された３つのＸＹＺの受信アンテナ５２ａ〜５２ｃと、それぞれのアンテナ５２ａ〜５２ｃに接続されたＸＹＺ軸方向の信号処理部５３ａ〜５３ｃと、発信／変調部５５と、送信アンテナ５６と、それぞれの要素に電源を供給する電池５４とを含む。

次に、この発明の実施の形態の具体例について説明する。

図６は、この発明の実施の形態の具体例を示す図であり、ここでは、３つの具体例を示す。

まず、図６（Ａ）を参照して、第１の具体例について説明する。この実施の形態においては、接近する人等がＩＤタグ５０を有し、トリガーバー３０が発生するトリガー磁界をＩＤタグが検出して、信号を出力することによって、回転灯を発光させる。ここで、トリガーバー３０は、３本接続している。なお、ここで、トリガーバー３０を囲む矩形の中にＩＤタグ５０が侵入すると、回転灯２７が回転する。また、連続する最後のトリガーバー３０の終端に終端コネクタ２９を接続する。

次に、図６（Ｂ）を参照して、第２の具体例について説明する。この実施の形態においては、接近する人等がＩＤタグを有さない場合、トリガーバー３０がトリガー磁界を発生しても人等の検出ができないため、赤外線センサ２８で人等を検出し、それによって、回転灯２７を点灯させる。接近する人等がＩＤタグを有する場合、トリガーバー３０が形成するトリガー磁界によりＩＤタグを検出することで、回転灯２７は点灯しない。

次に、図６（Ｃ）を参照して、第３の具体例について説明する。この実施の形態においては、３本のコーンバーが２組連続して接続される。ここでも、トリガーバー３０が囲む矩形の中にＩＤタグ５０が侵入すると回転灯２７が回転する。ここでは、２組が異なるタイミングで磁界を発信することで連続して接続できる。

ここでは、図６（Ｃ）を示すため３本のトリガーバー３０と３本のトリガーバー３０を別のセットとし、中継コネクタ２５で接続し、別々の本体ユニット２０としたが、この一組に直列接続できる最大限の数の制限となる原因は電線の抵抗成分、回路Ｑによる通信帯域および組み合わせて利用される人感検出装置の検出範囲による。人感センサを組み合わせる必要が無い条件では最大限に連結できる。例えば、トリガーバー３０の長さを１．５ｍで規定すると四角く囲った３ｍ四方程度のエリアがトリガーバー３０を８台設けることで構成できる。

次に、単一のトリガーバー３０を用いた場合の等価回路について説明する。図７は、この場合の具体的構成（Ａ）と、その等価回路（Ｂ）を示す図である。

図７（Ａ），（Ｂ）を参照して、トリガーバー３０は、往復で設けられたインダクタンスＬ１の線(コイル６２)と同調コンデンサＣ１とを含み、その周囲に磁界６１が発生する。

図８は、これが複数連結された場合の具体的構成（Ａ）と、その個々の等価回路（Ｂ）と、合成した等価回路（Ｃ）を示す図である。

図８（Ａ）〜（Ｃ）を参照して、トリガーバー３０が複数連結された場合も、図（Ｃ）に示すように、Ｌ＝３×Ｌ１，Ｃ＝Ｃ１／３の同調コイルＣとを含む、共振回路を構成する。すなわち、共振周波数は変化しない。

次に、この発明に係る接近検知装置の具体的な応用例について説明する。図９は、具体的な応用例を示す斜視図である。図９を参照して、ここでは、４つのコーンで四角形を形成して、所定の領域を４本のトリガーバー３０ａ〜３０ｄで囲んでいる。この場合、図中６１で示す領域に所定の強度の磁界が発生する。

次に、さらなる具体例について説明する。図１０は、図９に示した例の応用例を示す図である。図１０（Ａ）は、矩形の領域で、危険な穴（図の中央の黒い部分）を囲んだ例であり、図１０（Ｂ）は、矩形の領域で、重機の作業エリアを囲んだ例である。

いずれの場合も、上記した所定の効果が得られる。

上記実施の形態においては、人等の検出に、赤外線センサ２８を組み合わせたが、周囲を監視するカメラを設け、画像認識を人感センサとしてもよい。また、ＩＤタグを検出した時にカメラを作動させ監視するようにしてもよい。

なお、上記実施の形態では、ＩＤタグを所持しない人等を検知するために赤外線センサを用いた場合について説明したが、これに限らず、赤外線以外のもの(例えば路面に敷く感圧センサ、コーンバーの振動を検出する振動センサ)を使ってもよい。あるいはトリガーバーに静電近接センサの電線を組み込み、コイルと同様に連結してトリガーバーへの接近物体を静電容量の変化を検出すことも可能である。また、警報として回転灯２７を示したがトリガーバーにＬＥＤイルミネーションの様なトリガーバーそのものを連結して表示機としてもよい。

以上、図面を参照してこの発明の実施形態を説明したが、この発明は、図示する実施形態のものに限定されない。図示された実施形態に対して、この発明と同一の範囲内において、あるいは均等の範囲内において、種々の修正や変形を加えることが可能である。

１０ 接近検知装置、２０ 本体ユニット、２１ ＣＰＵ、２３ 電源ユニット、２４ 出力部、２５ 中継コネクタ、２６ 受信アンテナ、２７ 回転灯、２８ 赤外線センサ、３０ トリガーバー、３１〜３４ 電線、４１〜４６ コーン、５０ ＩＤタグ。

Claims (2)

1. 領域を区切るために使用される長手部材を含む接近検知装置であって、
   前記長手部材は、少なくとも一方端部に外部設備に取り付け可能な取り付け部と、
   前記長手部材に取り付け可能な本体ユニットと、を含み、
   本体ユニットは、長手部材に沿ってその周囲に磁界を発生させるコイルに電流を供給する出力部と、
   ＩＤタグからの、前記磁界に応じて出力された信号を受ける受信部と、
   前記受信部が前記ＩＤタグからの信号を受けたとき、警報を発する警報手段と、を含み、
   前記長手部材は、本体ユニットの所定の出力に対して前記磁界の出力が所定の範囲になるように予め整えるための、磁界発生装置を含み、
   前記磁界発生装置は、長手方向に所定のピッチで巻かれたコイルの共振周波数を一定にするコンデンサの同調回路である、接近検知装置。
2. 前記長手部材は、領域を区切るために使用されるコーンに取り付け可能なコーンバーである、請求項１に記載の接近検知装置。

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